Architektura i wnętrze thumb|240px|left|Wnętrze kościoła Kościół Dziesięciu Tysięcy Męczenników powstał pierwotnie jako dwunawowy, z halowym wnętrzem i sklepieniami wspartymi na dwóch wielobocznych filarach ustawionych w osi podłużnej. Do grupy podobnych, dwunawowych świątyń, pochodzących z fundacji Kazimierza Wielkiego, zaliczane są również: kolegiata w Wiślicy, fara w Szydłowie i kościół w Stopnicy. Po przebudowie z XVII wieku zatracił się dwunawowy układ budynku. Głównym budulcem kościoła w Niepołomicach była cegła, elementy konstrukcyjne wykonano z kamienia. Trzyprzęsłowe prezbiterium zamknięte jest trójbocznie, przy jego wschodniej ścianie znajduje się bezstylowy ogrójec. Całość korpusu ujęta jest przyporami i nakryta dachami dwuspadowymi, z wieżyczką na sygnaturkę nad nawą. Po obu stronach nawy znajdują się kaplice, nakryte kopułami: manierystyczna Branickich od strony południowej i wczesnobarokowa Lubomirskich (św. Karola Boromeusza) od północnej.